(57)【要約】  スパークプラグ（１）は、中心電極（５）、接地電極（２７）、及び、貴金属チップ（３２）を備える。貴金属チップ（３２）は、両電極（５），（２７）の少なくとも一方の対象部分に溶融部（３５）を介して接合される。投影面（ＰＦ）において、貴金属チップ（３２）の投影領域（ＡＲ１）に対して、貴金属チップ（３２）と溶融部（３５）とが重なる領域（ＡＲ２）の占める割合が７０％以上とされる。対象部分を構成する金属材料は、Ａｌ及びＳｉのうち少なくともＳｉを含み、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上所定量以下とされる。溶融部（３５）の表面には、多重溶融領域（３５Ｘ）が存在し、基準線（ＢＬ）のうち多重溶融領域（３５Ｘ）を通過する部位の長さが、基準線（ＢＬ）の長さの所定値以下とされる。これにより、接合対象がＳｉ等を含む際に、貴金属チップ（３２）の接合強度を飛躍的に向上できる。
2011129439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上である内燃機関用スパークプラグであって、
前記対象部分を構成する金属材料は、ニッケルを主成分とするとともに、アルミニウム及びケイ素のうち少なくともケイ素を含み、ケイ素の含有量が０．４質量％以上、かつ、アルミニウム及びケイ素の合計含有量が０．５質量％以上１．６質量％以下であり、
前記溶融部は、レーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することにより形成された複数の溶融領域が連なることで形成されており、
前記溶融部の表面には、３つ以上の溶融領域が重なり合うことで形成された多重溶融領域が存在する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの３５％以下とされていることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
【請求項２】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上である内燃機関用スパークプラグであって、
前記対象部分を構成する金属材料は、ニッケルを主成分とするとともに、アルミニウム及びケイ素のうち少なくともケイ素を含み、ケイ素の含有量が０．４質量％以上、かつ、アルミニウム及びケイ素の合計含有量が０．５質量％以上１．９質量％以下であり、
前記溶融部は、レーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することにより形成された複数の溶融領域が連なることで形成されており、
前記溶融部の表面には、３つ以上の溶融領域が重なり合うことで形成された多重溶融領域が存在する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの３０％以下とされていることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
【請求項３】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上である内燃機関用スパークプラグであって、
前記対象部分を構成する金属材料は、ニッケルを主成分とするとともに、アルミニウム及びケイ素のうち少なくともケイ素を含み、ケイ素の含有量が０．４質量％以上、かつ、アルミニウム及びケイ素の合計含有量が０．５質量％以上５．０質量％以下であり、
前記溶融部は、レーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することにより形成された複数の溶融領域が連なることで形成されており、
前記溶融部の表面には、３つ以上の溶融領域が重なり合うことで形成された多重溶融領域が存在する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの２０％以下とされていることを特徴とする内燃機関用スパークプラグ。
【請求項４】
前記貴金属チップは、少なくとも前記接地電極に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項５】
前記接地電極の基端部の断面積が３ｍｍ2以下であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用スパークプラグ。
【請求項６】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上であるスパークプラグの製造方法であって、
前記対象部分を構成する金属材料は、ニッケルを主成分とするとともに、アルミニウム及びケイ素のうち少なくともケイ素を含み、ケイ素の含有量が０．４質量％以上、かつ、アルミニウム及びケイ素の合計含有量が０．５質量％以上１．６質量％以下であり、
前記対象部分及び前記貴金属チップの接触面外縁部にレーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することによって、複数の溶融領域が連なってなる前記溶融部を形成し、前記対象部分に前記貴金属チップを接合する工程において、
前記溶融部の表面に、３つ以上の溶融領域を重なり合わせる多重溶融領域を形成する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの３５％以下となるように、レーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項７】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上であるスパークプラグの製造方法であって、
前記対象部分を構成する金属材料は、ニッケルを主成分とするとともに、アルミニウム及びケイ素のうち少なくともケイ素を含み、ケイ素の含有量が０．４質量％以上、かつ、アルミニウム及びケイ素の合計含有量が０．５質量％以上１．９質量％以下であり、
前記対象部分及び前記貴金属チップの接触面外縁部にレーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することによって、複数の溶融領域が連なってなる前記溶融部を形成し、前記対象部分に前記貴金属チップを接合する工程において、
前記溶融部の表面に、３つ以上の溶融領域を重なり合わせる多重溶融領域を形成する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの３０％以下となるように、レーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項８】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上であるスパークプラグの製造方法であって、
前記対象部分を構成する金属材料は、ニッケルを主成分とするとともに、アルミニウム及びケイ素のうち少なくともケイ素を含み、ケイ素の含有量が０．４質量％以上かつ、アルミニウム及びケイ素の合計含有量が０．５質量％以上５．０質量％以下であり、
前記対象部分及び前記貴金属チップの接触面外縁部にレーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することによって、複数の溶融領域が連なってなる前記溶融部を形成し、前記対象部分に前記貴金属チップを接合する工程において、
前記溶融部の表面に、３つ以上の溶融領域を重なり合わせる多重溶融領域を形成する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの２０％以下となるように、レーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項９】
レーザービーム又は電子ビームのパルス長を１０ｍｓ以上３０ｍｓ以下とするとともに、
１パルス中における出力が最大となる時の後に、前記パルス長の５０％以上の時間に亘って、１パルス中における最大出力の３０％以下の出力でレーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
【請求項１０】
レーザービーム又は電子ビームのパルス長を１０ｍｓ以上３０ｍｓ以下とするとともに、
１パルス中における出力が最大となる時の後に、前記パルス長の７０％以上の時間に亘って、１パルス中における最大出力の３０％以下の出力でレーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のスパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に使用されるスパークプラグ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に使用されるスパークプラグは、例えば、軸線方向に延びる中心電極と、中心電極の外周に設けられる絶縁体と、絶縁体の外周に組付けられる円筒状の主体金具と、基端部が前記主体金具の先端部に接合される接地電極とを備える。接地電極は、その先端部が前記中心電極の先端部と対向するように、自身の略中間部分が屈曲されており、これにより中心電極の先端部及び接地電極の先端部の間に火花放電間隙が形成される。【０００３】
また近年では、耐消耗性の向上を図るべく、中心電極や接地電極のうち、前記火花放電間隙を形成する部位に貴金属チップを接合する技術が知られている。貴金属チップを接合する手法としては、貴金属チップと電極との接触面外縁にレーザービームを間欠的に照射することで、複数の溶融領域が連なってなる環状の溶融部を形成し、当該溶融部を介して貴金属チップを電極に接合する手法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。尚、貴金属チップの接合にあたっては、貴金属チップをより確実に接合すべく、外表面において溶融領域同士が重なり合うようにしてレーザービームが照射される。このとき、貴金属チップの接合強度を確保するために、溶融部の表面に３つ以上の溶融領域が重なり合うことで形成された多重溶融領域が形成され得る。【０００４】
また、前記中心電極や接地電極には、不可避的に、又は、表面に酸化被膜を形成して、耐酸化性の向上を図るために、アルミニウム（Ａｌ）やケイ素（Ｓｉ）が含有されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５８３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本願発明者が鋭意検討したところ、中心電極や接地電極にＡｌやＳｉが含有されていると、前記溶融部の内部（外部に進展する場合もある）に割れ（クラック）が生じてしまい、貴金属チップの接合強度が低下してしまうおそれがあることが明らかとなった。そこで、このクラックの発生する要因について、本願発明者が更なる検討を行ったところ、溶融部の表面に、前記多重溶融領域が存在する場合に、特にクラックが発生しやすいことが見出された。これは、接合時において、溶融状態にある溶融領域に対して複数回に亘って重ねてレーザービームを照射することで、レーザービームの被照射部位が過度に熱せられるとともに、固化する際に急速に冷却されることとなり、その結果、溶融領域が急速に収縮し、ＡｌやＳｉが凝縮してしまうためであると考えられる。【０００７】
この検討結果を鑑みて、クラックの発生を抑制すべく、多重溶融領域が形成されないように溶融部を構成することが考えられる。ところが、多重溶融領域が全く形成されないように溶融部を構成すると、貴金属チップの接合強度を十分に確保することができないおそれがある。すなわち、クラックの発生抑制を図るという面からは、多重溶融領域が存在しないように溶融部を構成したいが、接合強度を確保するという面から、多重溶融領域は必要なのである。【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、中心電極や接地電極にＡｌやＳｉが含有されるとともに、溶融部の表面に多重溶融領域が形成された内燃機関用スパークプラグにおいて、貴金属チップの接合強度を飛躍的に向上させることができる内燃機関用スパークプラグ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。【００１０】
構成１．本構成の内燃機関用スパークプラグは、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上である内燃機関用スパークプラグであって、
前記対象部分を構成する金属材料は、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするとともに、Ａｌ及びＳｉのうち少なくともＳｉを含み、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上１．６質量％以下であり、
前記溶融部は、レーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することにより形成された複数の溶融領域が連なることで形成されており、
前記溶融部の表面には、３つ以上の溶融領域が重なり合うことで形成された多重溶融領域が存在する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの３５％以下とされていることを特徴とする。【００１１】
尚、「主成分」とあるのは、材料中に最も多く含有されている成分であることを意味する。また、一般に溶融領域は、外表面において円形状の外周線（輪郭）を有するが、溶融領域が重なり合うことで外周線が明確にならない場合がある。この場合には、溶融領域の外周線のうち比較的明確なものを通るように描かれた仮想円を基準とすることで、外表面上における溶融領域の中心や多重溶融領域の位置・大きさを特定することができる（以下、同様）。【００１２】
上記構成１によれば、対象部分（中心電極や接地電極）において、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上とされるとともに、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上とされているため、対象部分の耐酸化性を向上させることができる。【００１３】
さらに、溶融部の表面に多重溶融領域が形成されているため、貴金属チップにおける接合強度の低下を防止することができる。【００１４】
また、前記投影面においては、貴金属チップが投影されてなる領域に対して、貴金属チップと溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上とされている。すなわち、貴金属チップと対象部分との間の比較的広い範囲に亘って溶融部が形成されており、当該溶融部によって、貴金属チップと対象部分との間の熱膨張の差をより確実に吸収することができる。その結果、冷熱サイクルの繰り返しに伴う、溶融部と貴金属チップや対象部分との境界部分におけるクラックの発生をより確実に防止することができる。【００１５】
さらに、前記対象部分にはＡｌやＳｉが含有されているため、多重溶融領域の形成に伴うクラックの発生が懸念されるが、上記構成１によれば、対象部分中のＡｌ及びＳｉの合計含有量が１．６質量％以下であることに対応して、前記基準線のうち多重溶融領域を通過する部位の長さが、基準線の長さの３５％以下とされている。従って、溶融部のうち、溶接時において過熱・急冷される部分を極力少なくすることができ、ひいては固化に際しての溶融部の急速な収縮をより確実に防止することができる。その結果、溶融部の内部におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。【００１６】
以上、上記構成１によれば、多重溶融領域を設けつつ、溶融部の内部、及び、溶融部と貴金属チップ等との境界部分におけるクラックの発生を抑制することができ、その結果、貴金属チップの接合強度を飛躍的に向上させることができる。【００１７】
尚、多重溶融領域を形成することによる上述の作用効果をより確実に実現すべく、前記基準線のうち多重溶融領域を通過する部位の長さを、基準線の長さの５％以上とすることが好ましく、基準線の長さの１０％以上とすることがより好ましい。【００１８】
構成２．本構成の内燃機関用スパークプラグは、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上である内燃機関用スパークプラグであって、
前記対象部分を構成する金属材料は、Ｎｉを主成分とするとともに、Ａｌ及びＳｉのうち少なくともＳｉを含み、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上１．９質量％以下であり、
前記溶融部は、レーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することにより形成された複数の溶融領域が連なることで形成されており、
前記溶融部の表面には、３つ以上の溶融領域が重なり合うことで形成された多重溶融領域が存在する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの３０％以下とされていることを特徴とする。【００１９】
本願発明者が鋭意検討したところ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が多くなるほど、溶融部の内部におけるクラックが発生しやすいことが見出された。従って、上記構成２のように、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が１．９質量％以下とされ、ＡｌやＳｉが比較的多く含有され得る場合には、溶融部内におけるクラックの発生がより懸念される。【００２０】
この点、上記構成２によれば、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が１．９質量％以下と比較的多くされ得ることに対応して、前記基準線のうち多重溶融領域を通過する部位の長さが、基準線の長さの３０％以下とされている。従って、溶接時において過熱・急冷される部分をより少なくすることができ、溶融部の急速な収縮を一層確実に防止することができる。その結果、Ａｌ及びＳｉが比較的多く含有され、クラックの発生がより懸念される場合であっても、クラックの発生をより確実に抑制することができる。【００２１】
構成３．本構成の内燃機関用スパークプラグは、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上である内燃機関用スパークプラグであって、
前記対象部分を構成する金属材料は、Ｎｉを主成分とするとともに、Ａｌ及びＳｉのうち少なくともＳｉを含み、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上５．０質量％以下であり、
前記溶融部は、レーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することにより形成された複数の溶融領域が連なることで形成されており、
前記溶融部の表面には、３つ以上の溶融領域が重なり合うことで形成された多重溶融領域が存在する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの２０％以下とされていることを特徴とする。【００２２】
上記構成３によれば、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が５．０質量％以下と非常に多くされ得ることに対応して、前記基準線のうち多重溶融領域を通過する部位の長さが、基準線の長さの２０％以下とされている。このため、溶接時において過熱・急冷される部分をより一層少なくすることができ、クラックの発生がより一層懸念される場合であっても、クラックの発生を極めて効果的に抑制することができる。【００２３】
尚、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が５．０質量％を超えると、金属材料が脆化してしまい、加工性が低下してしまうおそれがある。【００２４】
構成４．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記貴金属チップは、少なくとも前記接地電極に設けられることを特徴とする。【００２５】
中心電極及び接地電極は、使用時において非常に高温となるが、燃焼室の中心により接近する接地電極の方が、中心電極よりも高温となる。また、一般に接地電極は、スパークプラグの最も先端に配置されるため、内燃機関の動作による振動に伴って、中心電極よりも大きな応力が加わる。すなわち、接地電極は、温度及び振動の双方において、中心電極よりも厳しい環境に置かれる。そのため、接地電極に接合された貴金属チップにおいては、優れた接合強度が要求される。【００２６】
この点、上記構成４によれば、貴金属チップの接合される対象部分が接地電極とされており、優れた接合強度が要求されるところ、上記構成１等を採用することで、所望の接合強度をより確実に実現することができる。換言すれば、上記構成１等は、貴金属チップが接地電極に接合される場合において、特に有効である。【００２７】
構成５．本構成の内燃機関用スパークプラグは、上記構成４において、前記接地電極の基端部の断面積が３ｍｍ2以下であることを特徴とする。【００２８】
上記構成５によれば、接地電極は、その基端部の断面積が３ｍｍ2以下とされており、使用時において一層高温となり得る。そのため、貴金属チップにおいては一層優れた接合強度が求められるところ、上記構成１等を採用することで、より厳しい環境にも耐え得る十分な接合強度を実現することができる。換言すれば、上記構成１等は、貴金属チップが接地電極に接合されるとともに、接地電極の基端部の断面積が３ｍｍ2以下とされた場合において、特に有効である。【００２９】
構成６．本構成のスパークプラグの製造方法は、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上であるスパークプラグの製造方法であって、
前記対象部分を構成する金属材料は、Ｎｉを主成分とするとともに、Ａｌ及びＳｉのうち少なくともＳｉを含み、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上１．６質量％以下であり、
前記対象部分及び前記貴金属チップの接触面外縁部にレーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することによって、複数の溶融領域が連なってなる前記溶融部を形成し、前記対象部分に前記貴金属チップを接合する工程において、
前記溶融部の表面に、３つ以上の溶融領域を重なり合わせる多重溶融領域を形成する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの３５％以下となるように、レーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とする。【００３０】
上記構成６によれば、製造されたスパークプラグにおいて、上記構成１と同様の作用効果が奏されることとなる。【００３１】
構成７．本構成のスパークプラグの製造方法は、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上であるスパークプラグの製造方法であって、
前記対象部分を構成する金属材料は、Ｎｉを主成分とするとともに、Ａｌ及びＳｉのうち少なくともＳｉを含み、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上１．９質量％以下であり、
前記対象部分及び前記貴金属チップの接触面外縁部にレーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することによって、複数の溶融領域が連なってなる前記溶融部を形成し、前記対象部分に前記貴金属チップを接合する工程において、
前記溶融部の表面に、３つ以上の溶融領域を重なり合わせる多重溶融領域を形成する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの３０％以下となるように、レーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とする。【００３２】
上記構成７によれば、製造されたスパークプラグにおいて、上記構成２と同様の作用効果が奏されることとなる。【００３３】
構成８．本構成のスパークプラグの製造方法は、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた筒状の絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部に配置された接地電極と、
貴金属合金により形成されるとともに、前記中心電極及び前記接地電極の少なくとも一方の対象部分に設けられた貴金属チップとを備え、
前記対象部分を構成する金属材料の成分、及び、前記貴金属チップを構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部を介して、前記対象部分に前記貴金属チップが接合されるとともに、
前記貴金属チップの中心軸に沿って、前記中心軸と直交する投影面に前記貴金属チップ及び前記溶融部を投影した投影面において、
前記貴金属チップが投影されてなる領域に対して、前記貴金属チップと前記溶融部とが重なる領域の占める割合が７０％以上であるスパークプラグの製造方法であって、
前記対象部分を構成する金属材料は、Ｎｉを主成分とするとともに、Ａｌ及びＳｉのうち少なくともＳｉを含み、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上５．０質量％以下であり、
前記対象部分及び前記貴金属チップの接触面外縁部にレーザービーム又は電子ビームを間欠的に照射することによって、複数の溶融領域が連なってなる前記溶融部を形成し、前記対象部分に前記貴金属チップを接合する工程において、
前記溶融部の表面に、３つ以上の溶融領域を重なり合わせる多重溶融領域を形成する一方で、
各溶融領域の外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線をとったとき、前記基準線のうち前記多重溶融領域を通過する部位の長さが、前記基準線の長さの２０％以下となるように、レーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とする。【００３４】
上記構成８によれば、製造されたスパークプラグにおいて、上記構成３と同様の作用効果が奏されることとなる。【００３５】
構成９．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成６乃至８のいずれかにおいて、レーザービーム又は電子ビームのパルス長を１０ｍｓ以上３０ｍｓ以下とするとともに、
１パルス中における出力が最大となる時の後に、前記パルス長の５０％以上の時間に亘って、１パルス中における最大出力の３０％以下の出力でレーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とする。【００３６】
上記構成９によれば、１つの溶融領域を形成する際において、１パルス中における出力が最大となる時の後に、前記パルス長の５０％以上の時間に亘って、１パルス中における最大出力の３０％以下の出力でレーザービーム等が出力される。すなわち、溶融領域は、パルス長の５０％以上の時間に亘って徐々に冷却されることとなる。従って、固化に際しての溶融領域の急速な収縮をより確実に防止することができ、ひいては溶融部の内部におけるクラックの発生を非常に効果的に抑制することができる。【００３７】
尚、パルス長を１０ｍｓ未満とすると、溶接対象部分を予熱することができなかったり（つまり、急速に加熱することになってしまったり）、徐冷時間が短くなって（つまり、急冷となって）しまったりするため、上述の作用効果が十分に発揮されないおそれがある。一方で、パルス長を３０ｍｓ超とすると、外表面において溶融領域の外径（いわゆる、ビード径）が大きくなってしまい、多重溶融領域が過度に大きく形成されてしまうおそれがある。従って、これらの点を考慮して、パルス長を１０ｍｓ以上３０ｍｓ以下とすることが好ましい。【００３８】
構成１０．本構成のスパークプラグの製造方法は、上記構成６乃至８のいずれかにおいて、レーザービーム又は電子ビームのパルス長を１０ｍｓ以上３０ｍｓ以下とするとともに、
１パルス中における出力が最大となる時の後に、前記パルス長の７０％以上の時間に亘って、１パルス中における最大出力の３０％以下の出力でレーザービーム又は電子ビームを照射することを特徴とする。【００３９】
上記構成１０によれば、１パルス中における出力が最大となる時の後に、パルス長の７０％以上の時間に亘って、１パルス中における最大出力の３０％以下の出力でレーザービーム等が照射される。従って、溶融領域は一層ゆっくりと冷却されることとなり、その結果、溶融部の内部におけるクラックの発生をより一層確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】スパークプラグの先端部の構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図３】（ａ）は、溶融部等の構成を示す部分拡大正面図であり、（ｂ）は、溶融部や貴金属チップを投影した投影面を示す投影図である。
【図４】溶融部や貴金属チップの外周面を展開した際の展開図である。
【図５】レーザービームの波形を示すグラフである。
【図６】別の実施形態における溶融部等を示す部分拡大断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、別の実施形態におけるレーザービームの波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
〔第１実施形態〕
以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、内燃機関用スパークプラグ（以下、「スパークプラグ」と称す）１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００４２】
スパークプラグ１は、絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００４３】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。また、中胴部１２と脚長部１３との連接部にはテーパ状の段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００４４】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとにより構成されている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、先端部が絶縁碍子２の先端から突出している。加えて、中心電極５の先端部には、貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金等）からなる円柱状の貴金属部３１が接合されている。
【００４５】
また、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で、低炭素鋼等の金属により形成された端子電極６が挿入、固定されている。
【００４６】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４７】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を内燃機関のエンジンヘッドに取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。さらに、主体金具３の後端側には、スパークプラグ１をエンジンヘッドに取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。尚、本実施形態においては、スパークプラグ１の小型化を図るべく、主体金具３の小径化が図られている。そのため、ねじ部１５のねじ径も比較的小径（例えば、Ｍ１２以下）とされている。
【００４８】
また、主体金具３の内周面には、絶縁碍子２を係止するためのテーパ状の段部２１が設けられている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の段部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定されている。尚、前記両段部１４，２１間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００４９】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００５０】
また、図２に示すように、主体金具３の先端部２６には、自身の略中間が曲げ返されて、その先端部側面が中心電極５（貴金属部３１）の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。当該接地電極２７は、Ｎｉ合金により形成された鉤状の本体部２８と、当該本体部２８のうち前記貴金属部３１と対向する部位に設けられた円柱状の台座部２９とにより構成されている。加えて、前記台座部２９には、レーザー溶接により所定の貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金等）により形成された円柱状の貴金属チップ３２が接合されている（すなわち、本実施形態では、台座部２９が本発明の「対象部分」に相当する）。そして、前記貴金属部３１の先端部及び貴金属チップ３２の先端部の間には、火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において、前記軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で火花放電が行われるようになっている。尚、前記台座部２９は、本体部２８を構成するＮｉ合金と、貴金属チップ３２を構成する貴金属合金との間の熱膨張係数を有する合金により形成されている。すなわち、台座部２９によって、本体部２８と貴金属チップ３２との間における熱膨張の差が吸収されるようになっている。
【００５１】
加えて、貴金属チップ３２は、接地電極２７（台座部２９）を構成する金属材料の成分、及び、貴金属チップ３２を構成する貴金属合金の成分を含有する溶融部３５を介して、接地電極２７に接合されている。溶融部３５は、図３（ａ）に示すように、レーザービームを間欠的に照射することにより形成された複数（本実施形態では、１２個）の溶融領域３５Ａが環状に連なることで形成されている。また、溶融部３５は、その溶け込み深さ（溶融部３５の表面から最も内部にある部位までの長さ）が比較的大きなものとされており、その結果、接地電極２７と貴金属チップ３２との間の比較的大きな領域に亘って形成されている。具体的には、図３（ｂ）に示すように、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２に沿って、前記中心軸ＣＬ２と直交する投影面に貴金属チップ３２及び溶融部３５を投影した投影面ＰＦにおいて、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＲ１に対して、貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域ＡＲ２〔図３（ｂ）中、斜線を付した部位〕の占める割合（以下、「溶融部投影割合」と称す）が７０％以上とされている。
【００５２】
さらに、前記台座部２９を構成する金属材料は、Ｎｉを主成分とするとともに、高温下における耐酸化性の向上を図るべく、アルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）のうち少なくともＳｉが含有され、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上１．６質量％以下とされている。
【００５３】
さらに、溶融部３５を形成するにあたっては、前記溶融部投影割合をより確実に７０％以上とすべく、隣接する溶融領域３５Ａの表面同士が重なり合うようにしてレーザービームが照射されている。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、溶融部３５の表面には、３つ以上の溶融領域３５Ａが重なり合うことで形成された多重溶融領域３５Ｘ〔図３（ａ）中、散点模様を付した部位〕が存在している。
【００５４】
その一方で、溶融部３５の外表面において、多重溶融領域３５Ｘの占める範囲が過度に大きなものとならないように、各溶融領域３５Ａの外表面の直径（いわゆるビード径）や各溶融領域３５Ａ同士の間隔が設定されている。詳述すると、図４（図４は、円柱状をなす溶融部３５や貴金属チップ３２の外周面を平面状に開いた展開図である）に示すように、各溶融領域３５Ａの外表面上におけるそれぞれの中心を通過する線である基準線ＢＬをとったとき、基準線ＢＬの長さに対する、基準線ＢＬのうち多重溶融領域３５Ｘを通過する部位（図４中、太線で示す部位）の占める割合（以下、「多重溶融割合」と称す）が３５％以下とされている。
【００５５】
尚、外表面において溶融領域３５Ａが重なり合う部分では、個々の溶融領域３５Ａの外周線（輪郭）が明確にならず、溶融領域３５Ａの中心や多重溶融領域３５Ｘの位置・大きさを特定しにくい場合がある。この場合、貴金属チップ３２や接地電極２７（台座部２９）側では、比較的明確に溶融領域３５Ａの外周線が表れることから、当該外周線を通るように描かれた仮想円を基準とすることで、溶融領域３５Ａの中心や多重溶融領域３５Ｘの位置・大きさを特定することができる。
【００５６】
また、上述の通り、主体金具３は比較的小径とされているため、主体金具３の先端部２６に接合される接地電極２７（本体部２８）は比較的細くされている。具体的には、接地電極２７（本体部２８）の基端部の断面積が３ｍｍ2以下とされている。
【００５７】
次に、上記のように構成されてなるスパークプラグ１の製造方法について説明する。
【００５８】
まず、主体金具３を予め加工しておく。すなわち、円柱状の金属素材に対して冷間鍛造加工等を施すことにより貫通孔を形成するとともに、概形を製造する。その後、切削加工を施すことで外形を整え、主体金具中間体を得る。
【００５９】
続いて、主体金具中間体の先端面に、Ｎｉ合金（例えばインコネル系合金等）からなる直棒状の本体部２８が抵抗溶接される。当該溶接に際してはいわゆる「ダレ」が生じるので、その「ダレ」を除去した後、主体金具中間体の所定部位にねじ部１５が転造によって形成される。これにより、主体金具３が得られる。その後、本体部２８の接合された主体金具３に対して、亜鉛メッキ或いはニッケルメッキが施される。尚、耐食性向上を図るべく、その表面に、さらにクロメート処理を施すこととしてもよい。
【００６０】
次いで、本体部２８の先端部に、Ｎｉを主成分とし、ＡｌやＳｉを含有する合金からなる台座部２９を介して貴金属チップ３２が接合される。
【００６１】
具体的には、まず、台座部２９の端面上に貴金属チップ３２を載置した上で、所定の押さえピン（図示せず）により貴金属チップ３２を支持する。そして、レーザー照射手段に対して、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２を回転軸として貴金属チップ３２を相対回転させつつ、台座部２９と貴金属チップ３２との接合面外縁に対してレーザービームを間欠的に照射する。これにより、貴金属チップ３２の中心軸ＣＬ２を中心として環状に連なる複数の溶融領域３５Ａが形成され、台座部２９と貴金属チップ３２とが接合される（スポット溶接法）。
【００６２】
尚、レーザービームを照射し、溶融領域３５Ａを形成にあたっては、直前に形成された溶融領域３５Ａと重なり合う一方で、２つ前に形成された溶融領域３５Ａと重なり合う部分が比較的小さくなるように、レーザービームの照射位置や出力が調節され、前記多重溶融割合が３５％以下とされる。
【００６３】
さらに、１つの溶融領域３５Ａを形成するにあたっては、図５に示すように、レーザービームのパルス長Ｔが１０ｍｓ以上３０ｍｓ以下とされるとともに、１パルス中における出力が最大となる時の後に、パルス長Ｔの５０％以上（より好ましくは７０％以上）の時間に亘って、１パルス中における最大出力の３０％以下の出力でレーザービームが照射される。尚、レーザービームが照射されることで、貴金属チップ３２や台座部２９に熱エネルギーが蓄積されていくため、溶融量を調節すべく、レーザービームの出力エネルギーを段階的に減少させることとしてもよい。尚、出力エネルギーを変更することなく、または、出力エネルギーを変更しつつ、レーザービームの焦点距離を変更することで、溶融量を調節することとしてもよい。
【００６４】
次いで、貴金属チップ３２が接合された台座部２９が、本体部２８の先端部に対して抵抗溶接される。尚、溶接をより確実なものとするべく、当該溶接に先だって溶接部位のメッキ除去が行われたり、又は、メッキ工程に際し溶接予定部位にマスキングが施されたりする。
【００６５】
一方、主体金具３等とは別に、絶縁碍子２を成形加工しておく。例えば、アルミナを主体としバインダ等を含む原料粉末を用い、成形用素地造粒物を調製し、これを用いてラバープレス成形を行うことで、筒状の成形体が得られる。次いで、得られた成形体が研削加工により整形され、整形されたものが焼成炉により焼成される。焼成後、種々の研磨加工を施すことで、絶縁碍子２が得られる。
【００６６】
また、前記主体金具３、絶縁碍子２とは別に、中心電極５を製造しておく。すなわち、中央部に放熱性向上を図るための銅合金等を配置したＮｉ合金を鍛造加工して中心電極５を作製する。次いで、中心電極５の先端部に対して貴金属合金からなる貴金属部３１がレーザー溶接等により接合される。
【００６７】
そして、上記のようにして得られた絶縁碍子２及び中心電極５と、抵抗体７と、端子電極６とが、ガラスシール層８，９によって封着固定される。ガラスシール層８，９としては、一般的にホウ珪酸ガラスと金属粉末とが混合されて調製されており、当該調製されたものが抵抗体７を挟むようにして絶縁碍子２の軸孔４内に注入された後、後方から前記端子電極６を先端側へと押圧しつつ、焼成炉内にて焼き固められる。尚、このとき、絶縁碍子２の後端側胴部１０表面には釉薬層が同時に焼成されることとしてもよいし、事前に釉薬層が形成されることとしてもよい。
【００６８】
その後、上記のようにそれぞれ作成された中心電極５及び端子電極６を備える絶縁碍子２と、接地電極２７を備える主体金具３とが組付けられる。より詳しくは、主体金具３に絶縁碍子２を挿通した上で、比較的薄肉に形成された主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定される。
【００６９】
そして最後に、接地電極２７を屈曲させるとともに、貴金属部３１及び貴金属チップ３２間の前記火花放電間隙３３の大きさを調整する加工が実施され、上述したスパークプラグ１が得られる。
【００７０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、台座部２９において、Ｓｉの含有量が０．４質量％以上とされるとともに、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上とされているため、台座部２９における耐酸化性の向上を図ることができる。
【００７１】
さらに、溶融部３５の表面に多重溶融領域３５Ｘが形成されているため、貴金属チップ３２における接合強度の低下を防止することができる。
【００７２】
また、前記投影面ＰＦにおいては、貴金属チップ３２が投影されてなる領域ＡＲ１に対して、貴金属チップ３２と溶融部３５とが重なる領域ＡＲ２の占める割合が７０％以上とされている。このため、溶融部３５によって、貴金属チップ３２と台座部２９との間の熱膨張の差をより確実に吸収することができ、その結果、冷熱サイクルの繰り返しに伴う、溶融部３５と貴金属チップ３２等との境界部分におけるクラックの発生をより確実に防止することができる。
【００７３】
さらに、台座部２９中のＡｌ及びＳｉの合計含有量が１．６質量％以下であることに対応して、前記基準線ＢＬのうち多重溶融領域３５Ｘを通過する部位の長さが、基準線ＢＬの長さの３５％以下とされている。従って、溶融部３５のうち、溶接時において過熱・急冷される部分を極力少なくすることができ、ひいては固化に際しての溶融部３５の急速な収縮をより確実に防止することができる。その結果、溶融部３５の内部におけるクラックの発生を効果的に抑制することができる。
【００７４】
以上、本実施形態によれば、多重溶融領域３５Ｘを設けつつ、溶融部３５の内部、及び、溶融部３５と貴金属チップ３２等との境界部分におけるクラックの発生を抑制することができ、その結果、貴金属チップ３２の接合強度を飛躍的に向上させることができる。
【００７５】
さらに、本実施形態では、レーザービームのパルス長Ｔが１０ｍｓ以上とされるとともに、１つの溶融領域３５Ａを形成する際において、１パルス中における出力が最大となる時の後に、パルス長Ｔの５０％以上の時間に亘って、１パルス中における最大出力の３０％以下の出力でレーザービームが出力されている。従って、固化に際しての溶融領域３５Ａの急速な収縮をより確実に防止することができ、ひいては溶融部３５の内部におけるクラックの発生を非常に効果的に抑制することができる。
【００７６】
また、パルス長Ｔが３０ｍｓ以下とされているため、多重溶融領域３５Ｘが過度に大きく形成されてしまうことをより確実に防止できる。
〔第２実施形態〕
次いで、第２実施形態について説明する。本第２実施形態においては、上記第１実施形態と比較して、接地電極２７（特に、貴金属チップ３２が接合される台座部２９）を構成する金属材料の組成、及び、基準線ＢＬのうち多重溶融領域３５Ｘを通過する部位の長さが相違している。すなわち、本第２実施形態では、台座部２９におけるＡｌやＳｉの含有量がより多くされ得る構成となっており、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が０．５質量％以上１．９質量％以下とされている。
【００７７】
また、台座部２９におけるＡｌやＳｉの合計含有量の変更に対応して、前記多重溶融割合が設定されており、本第２実施形態においては、多重溶融割合が３０％以下とされている。尚、多重溶融割合を３０％以下とすべく、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の溶接にあたっては、上記第１実施形態と比較して、レーザービームの最大出力等がやや低く調節される等の対応が行われる（但し、前記溶融部投影割合は７０％以上とされている）。
【００７８】
以上、本第２実施形態によれば、Ａｌ及びＳｉを含有することによる耐酸化性の向上効果がより確実に発揮されるとともに、溶融部３５の内部におけるクラックの発生が抑制され、貴金属チップ３２の接合強度を飛躍的に向上させることができる。
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明する。本第３実施形態においては、上記第１、第２実施形態と比較して、台座部２９におけるＡｌやＳｉの含有量がより多くされ得る構成となっており、Ａｌ等の合計含有量が０．５質量％以上５．０質量％以下とされている。
【００７９】
また、台座部２９におけるＡｌやＳｉの合計含有量が増大したことに対応して、前記多重溶融割合が設定されており、本第３実施形態では、多重溶融割合が２０％以下とされている。但し、前記溶融部投影割合は７０％以上とされている。
【００８０】
以上、本第３実施形態によれば、Ａｌ及びＳｉを含有することによる耐酸化性の向上効果がより一層確実に発揮されるとともに、溶融部３５の内部におけるクラックの発生が抑制され、貴金属チップ３２の接合強度を効果的に向上させることができる。
【００８１】
次に、上記実施形態で奏される作用効果を確認すべく、溶融部の溶け込み深さを変更することで溶融部投影割合を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて実機冷熱試験を行った。実機冷熱試験の概要は次の通りである。すなわち、サンプルを直列６気筒２０００ｃｃエンジンに取付けた上で、１分間全開状態（５０００ｒｐｍ）で運転した後、１分間アイドリングとすることを１サイクルとして、１００時間実施した。１００時間経過後、溶融部及び接地電極の境界部分、並びに、溶融部及び貴金属チップの境界部分におけるクラックの有無を確認した。ここで、境界部分においてクラックが確認されなかったサンプルは、接合強度が優れるとして「○」の評価を下す一方で、クラックが確認されたサンプルは、接合強度に劣るとして「×」の評価を下すこととした。表１に、実機冷熱試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、貴金属チップの外径を０．７５ｍｍとした。
【００８２】
【表１】
2011129439.tif 000003
【００８３】
表１に示すように、溶融部投影割合を７０％以上としたサンプル（サンプル５〜１０）は、優れた接合強度を有することが分かった。これは、接地電極と貴金属チップとの間において、十分に広い溶融部を形成したことで、溶融部により接地電極と貴金属チップとの熱膨張の差を効果的に吸収することができたためであると考えられる。
【００８４】
次いで、Ｎｉを主成分とするとともに、Ａｌ及びＳｉの含有量が種々変更された接地電極（対象部分）に対して、レーザービームの出力等を調節することで多重溶融割合が種々異なるようにして貴金属チップを接合したスパークプラグのサンプルを４０本又は３０本ずつ作製し、各サンプルの溶融部断面におけるクラックの有無を確認した。表２及び表３に、４０本又は３０本中においてクラックが発生したサンプルの本数（クラック発生数）と、４０本又は３０本中におけるクラックの発生割合（クラック発生率）とを示す。また、参考として、外表面における溶融領域の直径（ビード径）を示す。
【００８５】
尚、形成した溶融領域の個数（つまり、レーザービームの照射回数）は、８、１０、１２、又は、１８とした。また、貴金属チップとしては、Ａｌを０．０質量％、Ｓｉを０．４質量％含有したもの、Ａｌを０．２質量％、Ｓｉを０．３質量％したもの、Ａｌを０．１質量％、Ｓｉを０．４質量％したもの、Ａｌを２．０質量％、Ｓｉを３．０質量％含有したもの、Ａｌを１．４質量％、Ｓｉを１．０質量％含有したもの、Ａｌを１．０質量％、又は、Ｓｉを０．９質量％含有したもの、Ａｌを０．９質量％、Ｓｉを０．７質量％含有したものであって、それぞれ外径を０．７５ｍｍとしたものを用いた。加えて、Ａｌを２．０質量％、Ｓｉを３．０質量％含有したものについては、３０本のサンプルを作製し、その他の組成のものは、４０本ずつのサンプルを作製した。
【００８６】
【表２】
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【００８７】
【表３】
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【００８８】
表２に示すように、Ｓｉの含有量を０．４質量％未満としたサンプルや、Ａｌ及びＳｉの合計含有量を０．５質量％未満としたサンプルは、多重溶融割合の大小に関わらず、クラック発生率が１０％以下となり、優れた接合強度を有することが分かった。一方で、表２及び表３に示すように、Ｓｉの含有量を０．４質量％以上とし、かつ、Ａｌ及びＳｉの合計含有量を０．５質量％以上としたサンプルは、クラックが発生しやすくなり、接合強度が不十分となり得ることが確認された。
【００８９】
これに対して、表２及び表３に示すように、Ａｌ及びＳｉの合計含有量を１．６質量％以下としたサンプルについては、多重溶融割合を３５％以下とすることで、Ａｌ及びＳｉの合計含有量を１．６質量％超１．９質量％以下としたサンプルについては、多重溶融割合を３０％以下とすることで、Ａｌ及びＳｉの合計含有量を１．９質量％超５．０質量％以下としたサンプルについては、多重溶融割合を２０％以下とすることで、クラック発生率が１０％以下に低減され、優れた接合強度を有することが明らかとなった。
【００９０】
以上の試験結果より、貴金属チップの接合強度を飛躍的に向上させるという観点から、溶融部投影割合を７０％以上とするとともに、対象部分におけるＡｌ及びＳｉの合計含有量が１．６質量％以下である場合には、多重溶融割合を３５％以下とし、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が１．９質量％以下である場合には、多重溶融割合を３０％以下とし、Ａｌ及びＳｉの合計含有量が５．０質量％以下である場合には、多重溶融割合を２０％以下とすることが好ましいといえる。
【００９１】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００９２】
（ａ）上記実施形態では、貴金属チップ３２が接合される対象部分が接地電極２７とされており、接地電極２７に対する貴金属チップ３２の接合において、本発明の技術思想が適用されている。これに対して、対象部分を中心電極とし、中心電極に対する貴金属チップの接合において、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。この場合には、中心電極に対する貴金属チップの接合強度を向上させることができる。また、中心電極に対する貴金属チップの接合、及び、接地電極に対する貴金属チップの接合の双方において、本発明の技術思想を適用することとしてもよい。
【００９３】
（ｂ）上記実施形態では、接地電極２７の台座部２９に貴金属チップ３２が接合されているが、図６に示すように、台座部２９を設けることなく、Ｎｉを主成分とし、Ａｌ及びＳｉを合計で０．５質量％以上含有する接地電極３７に、溶融部４５を介して貴金属チップ３２を接合することとしてもよい。
【００９４】
（ｃ）上記実施形態におけるレーザービームの波形は例示であって、その波形は限定されるものではない。従って、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような波形で、レーザービームを照射することとしてもよい。
【００９５】
（ｄ）上記実施形態において、対象部分に対する貴金属チップ３２の接合は、レーザービームを照射することで行われているが、電子ビームを照射することにより貴金属チップ３２を対象部分に接合することとしてもよい。
【００９６】
（ｅ）上記実施形態では、所定の押さえピンにより貴金属チップ３２を支持した状態で、接地電極２７に貴金属チップ３２がレーザー溶接されているが、抵抗溶接により貴金属チップ３２を仮止めした上で、貴金属チップ３２をレーザー溶接することとしてもよい。この場合には、押さえピンを介して溶融部３５の熱が引かれることがないため、溶融部３５の急冷をより確実に防止することができる。その結果、溶融部３５の内部におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。
【００９７】
（ｆ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
【００９８】
（ｇ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１…スパークプラグ（内燃機関用スパークプラグ）
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
５…中心電極
２７，３７…接地電極
３２…貴金属チップ
３５，４５…溶融部
３５Ａ…溶融領域
３５Ｘ…多重溶融領域
ＢＬ…基準線
ＣＬ１…軸線
ＣＬ２…中心軸
ＰＦ…投影面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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